一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座，由前面板、供电单元、天线单元、传感器单元、信号处理单元、显示单元、USB TypeC接口单元、电源插孔单元和开关控制单元组成。使用电流、电压传感器和天线对插座电量进行状态监测，数据信息可实时反馈到上位机处理，实现对电源或电子模块进行故障检测并进行状态报告，保证插座的安全运行；采用天线模块，既可以作为故障检测传感器，也可以用来无线传输、中继智能家居系统信号；使用嵌入式底座和功能模块，功能模块可灵活更改、升级和扩展。

A modular embedded intelligent socket based on electromagnetic radiation and electric quantity detection

The utility model discloses a modular embedded intelligent socket based on electromagnetic radiation and electric quantity detection, which is composed of a front panel, a power supply unit, an antenna unit, a sensor unit, a signal processing unit, a display unit, a USB type C interface unit, a power socket unit and a switch control unit. The current and voltage sensors and antennas are used to monitor the state of the socket power, and the data information can be fed back to the upper computer for processing in real time, so as to detect the fault of the power supply or electronic module and report the state, so as to ensure the safe operation of the socket; the antenna module is used not only as the fault detection sensor, but also for wireless transmission and relay of smart home system signals; With embedded base and function module, function module can be changed, upgraded and expanded flexibly.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座
本技术涉及电气智能插座领域，具体是一种集成了电磁辐射传感器、电流检测传感器以及无线传感网络控制器的智能插座，该插座可实现自我故障诊断，可进行中继通信智能家居组网和控制，模块化嵌入式设计保证在体积小巧的同时功能可变和可扩展。
技术介绍
插座是人们日常生活常见的基本用电设备，同时也是提供电源和控制电器的最重要的设备之一。随着现代科学技术的进步以及人们对生活质量的追求，智能家居设备受到人们越来越多的关注和青睐，而插座的选择也是构建智能家居系统的基础之一。传统插座中的机械式开关虽然操作简单、成本低、便于安装，但并不适用于智能家居设备的控制。因而，带有电子模块的智能插座发展起来，其产品不断涌现。现有的智能开关主要是单向接收远程控制信号，用来实现远程开断功能，属于受控端其功能较单一；由于增加了电子模块，这种开关较纯机械式开关更易损坏，不带有故障检测传感器和相关电路，无法实现自我诊断功能和保护功能；智能家居系统往往使用集线器、交换机或路由器等其他设备作为信号传输中转站，给这些设备供电需要额外布线，造成了空间浪费和成本的提高；并且随着智能家居网络规模和复杂性的增加，现有插座无法改变或增加新功能，可扩展性和可升级性较差。
技术实现思路
针对上述情况，本技术提供了一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座，目的在于实现自我诊断功能从而及时和精准的发现和解决故障，可以进行中继通信构建智能家居系统信号通信网络，由嵌入式底座和功能模块构成可灵活搭配插座功能。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案，一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座，由前面板、供电单元、天线单元、传感器单元、信号处理单元、显示单元、USBTypeC接口单元、电源插孔单元和开关控制单元组成：(1)前面板由嵌入式底座和功能模块构成，功能模块分为主要功能模块和副功能模块，不同模块之间可以更替实现插座功能转变；(2)供电单元可以提供交流电或者转换为直流电提供给电子器件；(3)天线单元包括SMA天线接口和宽频带天线，既可以用来接收智能家居系统通信信号，还可以检测电源线路故障电磁辐射信号；(4)传感器单元包括电流传感器、电压传感器，实现对电流和电压的检测；(5)信号处理单元包含认知无线电与宽频带天线配合，控制天线智能变频通信，收发、中继无线传感网络信号实现智能家居系统组网，以及检测电源线路故障电磁辐射信号；(6)显示单元由液晶显示器构成，用来显示当前状态；(7)USB接口单元包含USBTypeC型接口，可以把当前数据传输到U盘中，也可以对芯片编程用以改善或升级功能；(8)电源插孔单元可接3脚插头和双脚插头；(9)开关控制单元包含电子模块，当插座接收到外部指令后可以实现远程开关控制功能。所述的前面板包括嵌入式底座和功能模块，嵌入式底座表面长宽尺寸固定，可嵌入墙内也可放在盒柜内，功能模块表面长宽尺寸固定，便于嵌入在底座内。所述的供电单元用于提供交流电源给插头，以及转换为直流电提供给直流电子模块。所述的天线单元包含SMA天线接口，连接宽频带天线可以检测插座发出的电磁辐射信号进行故障诊断，也可以收发和中继外部智能家居系统通信信号。所述的传感器单元由直流电流互感器和分压电阻传感器构成，电流互感器可采集0-25A直流电流，分压电阻可采集0-400V直流电压，用于采集低压直流线路中的电流和电压等电量参数。所述的信号处理单元由差分输入电路、高低通滤波器、信号变换电路和信号处理芯片组成，用于信号幅值变换满足无线信号收发和中继的要求，以及检测插座工作状态对故障进行报警。所述的USB接口单元包含USBTypeC型接口，一方面可以提供给外部设备充电，另一方面可以进行功能扩展和升级。所述的电源插孔单元用以连接3脚插头和双脚插头，同时还用于连接传感器单元。所述的开关控制单元既可以是传统开关方便使用，也可以是电子式开关，用以远程控制、语言控制等自动控制功能的实现。本技术的有益效果在于：使用电流、电压传感器和天线对插座电量进行状态监测，数据信息可实时反馈到上位机处理，实现对电源或电子模块进行故障检测并进行状态报告，保证插座的安全运行；采用天线模块，既可以作为故障检测传感器，也可以用来无线传输、中继智能家居系统信号；使用嵌入式底座和功能模块，功能模块可灵活更改、升级和扩展。附图说明图1为本技术一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的基本构成模块示意图。图2为本技术一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的前面板示意图。图3为本技术一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的传感器单元示意图。图4为本技术一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的信号处理单元示意图。图5为本技术一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的信号处理流程图。图6为本技术一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的开关控制单元示意图。附图标记：(1)前面板；(1.1)卡扣；(1.2)嵌入式底座；(2)供电模块；(3)天线单元；(4)传感器单元；(4.1)交流电压传感器；(4.2)交流电流传感器；(4.3)直流电压传感器；(4.4)直流电流传感器；(5)信号处理单元；(5.1)数模转换器ADC；(5.2)信号调理电路；(5.3)信号处理芯片；(5.4)认知无线电；(6)USBTypeC接口单元；(7)显示单元；(8)电源插孔单元；(9)开关控制单元；(9.1)电子开关；(9.2)机械开关。具体实施方式下面将结合附图做进一步说明。如图1，一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座的基本构成模块示意图，插座包括前面板(1)、供电单元(2)、天线单元(3)、传感器单元(4)、信号处理单元(5)、USBTypeC接口单元(6)、(7)显示单元、(8)电源插孔单元和(9)开关控制单元：前面板(1)作为其他单元的支撑底座并连接电网母线，其内部含有供电单元(2)，供电单元(2)电源来自电网母线，并提供交流电和直流电给其他模块，天线单元(3)SMA接口连接宽频带天线，接收从插座或外部智能家居系统的电磁辐射信号，并把这些信号提供给信号处理单元(5)，传感器单元(4)连接信号处理单元(5)，并把检测到的交直流电量信息传输给信号处理单元(5)，信号处理单元(5)实现智能家居信号的统一管理，对天线单元(3)和传感器单元(4)发送过来对的数据进行处理，把故障诊断结果和智能家居信号信息通过无线方式发送出去，USBTypeC接口单元(6)连接信号处理单元(5)，可连接外部电脑作为上位机，修改完善内部程序，也可连接其他智能设备扩展功能，显示单元(7)接收信号处理单元(5)的信号，可集中显示整个智能家居系统信息，也可显示当前插座信息，电源插孔单元(8)可嵌入到前面板(1)并由供电单元(2)提供交流电，也可连接天线单元(3)和传感器单元(4)进行故障诊断，开关控制单元(9)可嵌入到前面板(1)中，可实现传统机械开关功能也可实现远程控制功能。天线单元(3)、传感器单元(4)、信号处理单元(5)、USBTypeC接口单元(6)和显示单元(7)作为副功能模块，其由用户选择安装，电源插孔单元(7)和开关控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座，由前面板、供电单元、天线单元、传感器单元、信号处理单元、显示单元、USB接口单元、电源插孔单元和开关控制单元组成，其特征在于：前面板由嵌入式底座和功能模块构成；底座包含供电单元；天线单元可内嵌于前面板底座内，连接供电单元和信号处理单元；传感器单元可内嵌于前面板底座内，连接供电单元和信号处理单元；信号处理单元可内嵌于前面板底座内；显示单元可嵌入前面板，连接供电单元和信号处理单元；USB接口单元可嵌入前面板，连接供电单元和信号处理单元；电源插孔单元可嵌入前面板；开关控制单元可嵌入前面板并连接供电单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁辐射和电量检测的模块化嵌入式智能插座，由前面板、供电单元、天线单元、传感器单元、信号处理单元、显示单元、USB接口单元、电源插孔单元和开关控制单元组成，其特征在于：前面板由嵌入式底座和功能模块构成；底座包含供电单元；天线单元可内嵌于前面板底座内，连接供电单元和信号处理单元；传感器单元可内嵌于前面板底座内，连接供电单元和信号处理单元；信号处理单元可内嵌于前面板底座内；显示单元可嵌入前面板，连接供电单元和信号处理单元；USB接口单元可嵌入前面板，连接供电单元和信号处理单元；电源插孔单元可嵌入前面板；开关控制单元可嵌入前面板并连接供电单元。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵双乐，张学义，孙胜利，王旭东，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：新型
国别省市：天津,12